黄土损伤与流变耦合模型及参数研究.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2010／18(5)一0685-07黄土损伤与流变耦合模型及参数研究术林斌①赵法锁②霍亮①(①安徽理工大学土木工程系淮南232001)(②长安大学地质工程研究所西安710054)摘要以试验为基础，对不同含水量Q，黄土的蠕变特征进行了分析研究，结合黄土结构损伤特性及其对黄土力学特征影响，通过考虑结构损伤对变形模量的劣化来反映黄土结构性对蠕变规律的影响，提出了黄土损伤与流变耦合作用的本构模型。该模型不仅具有参数少的优点，而且能够准确描述黄土的突发性破坏特征。利用结构性

2、软土流变的研究成果，给出了黄土流变模型参数的确定方法，并对模型参数随非饱和黄土含水量变化的规律进行了研究。数值模拟结果表明，该模型能够很好地描述黄土的加速蠕变阶段的变形特征。关键词结构性黄土损伤含水量流变数值模拟中图分类号：P642．13文献标识码：ACoUPLINGSTUDYoNDAMAGEANDRHEoLoGICALMoDELoFLo．ESSANDITSPARAMETERLINBin①ZHAOFasuo②HUOLiang~(~SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，AnhuiUniversityofSci

3、enceandTechnology，Huainan232001)((~InstituteofGeologicalEngineering，ChanganUniversity，Xian710054)AbstractBasedonexperimentresults，thecreepproprietyofQ3loesswithvariablewatercontentsareanalyzed．Structuraldamagecandecreasethestrainmodulusoftheloess．Thecouplingactionofcreeplawsof

4、constitutivemodelofdamageandrheologyarealsoexamined．Thispaperpresentsarheologicalmodelfortheloessbytakingin-toaccountthestructuraldamagecharacteristic．Therheologicalmodelcanrevealthenaturaldeedofsuddendestroybesidestheadvantageoflessrheologyparameter．Inthepaper，thechangepatter

5、nofmodelparameterswiththewa—tercontentofunsaturatedloessisalsostudied．Themethodsthatcandecidetheparametersofrheologicalmodelofloessaregivenbyapplyingtherheologicalresearchresultsofstructuralsoftsoil．Theresultofnumericalsimulationshowsthattheconstitutivemodelcandescribeloess’Sd

6、eformationcharacteristicwellintheacceleratedstage．KeywordsStructural，Loess，Damage，Watercontent，Rheology，Numericalsimulation，Constitutivemodel到工程与研究人员的注意，长期以来人们关注的主1引言要是黄土的结构特征与湿陷性之间的关系，而结构性对黄土力学性状影响的研究则主要集中于含黄土的结构性及其对力学特性的影响很早就受水量对变形特征及力学参数C-,值变化规律的研收稿日期：2010—05—27；收到修改稿日期：201

7、0—08—31．基金项目：安徽理工大学博士基金资助．第一作者简介：林斌，从事地质工程与岩土工程教学与科研．Email：linbin8910@163．comJournalofEngineeringGeology工程地质学报2010究。研究及工程实践表明，时间因素对黄土的一常数时，变形量较小；变形规律及结构性特征具有明显的影响J。(3)当应力水平低于某一临界值时，蠕变变形本文基于对位于西安地区黄土塬顶部的Q黄以恒定的速率发展；土的室内蠕变试验结果分析，结合黄土结构变形机(4)黄土蠕变在较高的应力作用下，会出现加速理的研究成果，针对黄土结构损伤及蠕变特征

8、，提出蠕变阶段，该阶段从产生到破坏之问普遍历时较短。一种考虑结构损伤与蠕变变形耦合的黄土流变本构(5)当黄土发生加速破坏时